1 火箭军工程大学, 西安 710000
2 火箭军装备部驻西安地区第二军事代表室, 西安 710000
工业设备、**装备等大型复杂系统在全寿命周期中通常会经历贮存、待机、测试、运转、维修等多个状态, 且不同状态下设备内部损耗速率各不相同, 这给设备的剩余寿命预测问题带来新的挑战。鉴于此, 提出了基于维纳过程建立多状态切换设备的退化模型, 结合半马尔可夫模型和离散马尔可夫链模型, 推导得到了多状态切换设备的剩余寿命, 并提出了一种蒙特卡罗仿真算法进行求解。此外, 采用了期望最大化算法和极大似然算法辨识所提模型参数。最后, 通过仿真实验和实际案例证明了所提算法的有效性。
多状态 剩余寿命预测 维纳过程 半马尔可夫 离散马尔可夫链 multi-state remaining useful life Wiener process semi-Markov discrete Markov chains
1 中北大学能源与动力工程学院, 山西 太原 030051
2 中北大学机电工程学院, 山西 太原 030051
3 北京理工大学机械与车辆学院, 北京 100081
4 中国人民解放军32184部队, 北京 100072
针对湿式离合器油液监测数据具有来源分散、 数据量大及时间轴不稳定等问题, 对光谱分析得到的多数据进行融合, 利用维纳过程的预测实时性和预测准确的优点, 建立模型开展离合器剩余寿命预测研究。 首先, 通过排列熵加权证据融合方法对离合器寿命试验获得的指示元素进行融合, 构建健康指数； 其次, 结合维纳过程建立退化模型并通过极大似然法对模型中的参数进行估计； 再次, 根据历史退化数据对参数进行更新得到离合器剩余寿命预测模型； 最后, 将预测模型与实例进行对比, 得到利用融合多元素的健康指数建立的维纳过程预测模型预测准确性相比单指示元素预测有了很大提升, 其预测点更接近试验值。 通过观察也发现, 湿式离合器运行50～60 h左右时, 预测点有了明显的变化, 而同样在220～230 h时, 预测点有了明显的偏差, 在240 h左右又重新接近试验值, 其突变点对应了离合器磨损的三个阶段, 即初期磨损, 正常磨损和剧烈磨损。 研究结果表明, 融合油液光谱数据结合维纳过程建立的预测模型用于湿式离合器的剩余寿命预测, 具有预测实时性强且预测精度高的优点, 而通过预测结果和试验值对比发现, 湿式离合器磨损状态的不同对预测结果也有一定的影响, 尤其磨损状态转变点对预测结果的影响更大。
维纳过程 湿式离合器 加权证据融合 健康指数 剩余寿命预测 Wiener process Wet clutch Weighted evidence fusion Health index Residual life prediction 光谱学与光谱分析
2023, 43(4): 1314
针对单一传感器在设备状态监测期间不能很好地进行退化建模和剩余使用寿命预测的问题，提出了一种多源数据融合建模的寿命预测方法。首先，根据设备的退化性能，构造了复合健康指标; 其次，使用非线性漂移维纳过程对设备进行退化建模，通过使用极大似然法估计模型参数后，推导出设备剩余寿命概率密度函数; 最后，对所提出的方法进行了验证，并与单一传感器预测结果进行了对比，结果表明此方法具有较高的准确性。
剩余使用寿命 复合健康指标 非线性漂移维纳过程 Remaining Useful Life (RUL) Composite Health Index(CHI) nonlinear drift Wiener process
针对现有方法通常仅考虑单个设备的维护决策, 而忽略了系统的维护策略和备件库存联合优化的问题, 提出一种不完美维修下基于剩余寿命预测结果的系统维护与库存联合决策模型。首先, 基于Wiener过程对受不完美维修影响的设备进行退化建模, 进而推导出设备的剩余寿命概率分布; 接着以检测间隔、预防性维修阈值、维修次数阈值和库存量为决策变量建立费用-时间率联合决策模型, 实现了系统维护决策成本的优化;最后,通过数值仿真实验验证了所提方法相较于基于单一决策变量的方法维护成本降低了1.5%左右。
不完美维修 Wiener过程 检测间隔 维修阈值 imperfect maintenance Wiener process detection interval maintenance threshold
1 西京学院, 西安 710123
2 空军工程大学装备管理与无人机工程学院, 西安 710051
针对步进加速退化试验中具有性能退化趋势的随机退化设备，采用非线性Wiener过程，建立与设备退化特征相符的步进加速退化模型；采用极大似然估计(MLE)法，求解出先验参数估计值；利用目标设备当前监测数据，基于贝叶斯方法更新随机系数后验分布；利用全概率公式，推导考虑随机系数估计不确定性的设备剩余寿命分布；通过算例分析验证了所提方法的正确性和优势。
剩余寿命预测 加速退化建模 非线性Wiener过程 随机系数 测量误差 RUL prediction accelerated degradation modeling nonlinear Wiener process random coefficient measurement error
1 西北工业大学, 西安 710072
2 空军工程大学, 西安710038
3 华东交通大学, 南昌 330013
基于广义熵损失函数, 分别在无信息先验及共轭先验分布下, 获得维纳过程参数及可靠性指标的贝叶斯估计, 并将其与极大似然估计、平方损失函数下的贝叶斯估计进行对比讨论。仿真结果表明, 广义熵损失函数下的贝叶斯估计均方误差最小, 精度最高, 同时该估计的表达式比较灵活, 能够有效刻画过高估计和过低估计造成风险不同的情形。
可靠性分析 维纳过程 广义熵损失函数 贝叶斯估计 性能退化 reliability analysis Wiener process generalized entropy loss function Bayesian estimation performance degradation
哈尔滨理工大学 测控技术与通信工程学院, 黑龙江 哈尔滨 150080
以对激光器进行可靠度评估为背景, 在考虑累积冲击与自然退化同时引起产品失效的基础上, 重点研究了冲击时间间隔对产品退化量的影响, 建立了累积冲击作用下可恢复的退化模型。 根据自然退化过程及泊松冲击更新理论, 研究了累积冲击模型和累积冲击下的退化失效模型。引入条件分布, 分析冲击时间间隔对退化量的影响, 得出了累积泊松冲击下的可恢复退化失效模型。结合性能退化分析, 给出了可恢复的退化过程的失效分布函数和可靠度函数。进行了激光器退化试验, 结果表明: 当激光器工作2 000 h时, 利用累积冲击下可恢复的退化失效模型评估得到的可靠度为053, 与仿真结果相符, 为利用累积冲击下退化失效模型评估得到的可靠度的2.79倍。结果验证了本文提出的利用可恢复的退化模型进行可靠度评估的合理性。
产品评估 可靠度评估 退化过程 Wiener过程 泊松冲击 累积冲击 product evaluation reliability evaluation degradation process Wiener process Poisson shock cumulative shock
1 空军工程大学装备管理与安全工程学院，西安 710051
2 中国人民解放军93107部队，沈阳 110141
3 中国人民解放军94575部队，江苏连云港 222345
针对性能退化过程服从Wiener过程的产品, 提出了一种融合产品现场实测性能退化数据与同类产品常规退化数据的剩余寿命预测方法。假定分布参数服从联合共轭先验正态-逆伽玛分布, 建立了个体现场实测退化数据下分布参数的贝叶斯估计模型, 给出了超参数后验估计公式; 建立了退化试验数据的完全似然函数, 构建了基于EM算法的超参数先验估计模型; 通过实例验证了方法的正确性。
剩余寿命预测 贝叶斯推断 Wiener过程 现场实测数据 常规退化数据 residual lifetime prediction Bayesian inference Wiener process online measured data normal degradation data
1 火箭军工程大学控制工程系，西安 710025
2 航天科工集团梅岭化工厂，贵州 遵义 563000
锌银电池是航空航天领域的重要能源设备, 利用电池搁置状态的测试数据对电池激活后的搁置状态可靠性评估是迫切需要解决的问题。建立了锌银电池湿搁置状态电压参数基于Wiener过程的退化模型, 给出了电池的可靠度函数, 并对模型中的参数进行最大似然估计。利用电池湿搁置状态下的放电数据, 对该批电池进行可靠性评估, 认为其在可靠度为0. 95的湿搁置状态寿命可以达到51. 95 h。
锌银电池 Wiener 过程 退化 最大似然估计 可靠性 silver-zinc battery Wiener process degradation maximum likelihood estimation reliability
空军工程大学装备管理与安全工程学院,西安 710051
针对恒定应力加速退化试验场合下的非线性退化数据,考虑个体之间的退化差异,提出了基于Wiener过程的非线性加速退化可靠性评估方法。采用Wiener过程描述产品的退化过程；运用时间尺度模型对非线性数据进行线性变换；将Wiener过程的漂移系数随机化处理,提出考虑个体差异的可靠性模型和加速退化模型；采用两步极大似然估计法确定模型中的未知参数,结合算例分析验证了方法的正确性和优越性。
可靠性评估 加速退化建模 Wiener过程 非线性数据 个体差异 reliability assessment accelerated degradation modeling Wiener process nonlinear data individual variation
